Пироэлектрические кристаллы

В пироэлектрических кристаллах упругие, тепловые и электрические свойства взаимосвязаны. На рис. 1.8 приведена диаграмма этих связей — в виде двух треугольников с соединенными вершинами. Девять линий, соединяющих вершины, символизируют девять линейных эффектов, возможных в полярных кристаллах. [c.23]

Вторую важную группу пироэлектрических кристаллов составляют так называемые линейные пироэлектрики. [c.171]

Выше уже упоминалось о разработке устройств, предназначенных для прямого преобразования тепловой энергии в электрическую на пироэлектриках. В принципе такой преобразователь — пироэлектрический кристалл — должен работать по циклу нагрев с выделением некоторой мощности на нагрузочном сопротивлении внешней цепи (которая обусловлена изменением поляризации кристал- [c.108]

Пьезоэлектрические коэффициены й, е, g и /г, измеренные при постоянной энтропии б" (адиабатические условия) и постоянной температуре (изотермические условия), отличаются друг от друга только в пироэлектрических кристаллах. Для линейных пироэлектриков это различие невелико, не более 0,1% . Особенности этого различия для сегнетоэлектриков в области фазового перехода (где велико Р) будут рассмотрены ниже. [c.127]

Вторую важнейшую группу пироэлектрических кристаллов составляют так называемые линейные пироэлектрики. В них спонтанная поляризация направлена одинаково по всему объему кристалла, и ее направление не меняется внешним электрическим полем. К таким кристаллам относятся соединения А"в со структурой вюрцита (см. рис, 16.1), например, С<18 сульфат лития 12804, тетраборат лития 2640 и др. В этих пироэлектриках существен вклад не только от первичного, но и от вторичного пироэффекта. [c.675]

Кристаллы, естественные (примитивные) элементарные ячейки которых обладают отличным от нуля дипольным моментом ро, называются пироэлектриками ). В равновесии полный дипольный момент идеального пироэлектрического кристалла равен произведению ро на число ячеек в кристалле ), и поэтому даже в отсутствие внешнего поля плотность поляризации повсюду в кристалле равна Р = Ро/ . Отсюда непосредственно следуют жесткие ограничения на тип точечной группы симметрии пироэлектрического кристалла, поскольку операции симметрии должны сохранять все свойства кристалла и, в частности, направление вектора Р. Поэтому единственная возможная поворотная ось должна быть параллельной вектору Р кроме того, не должно существовать зеркальных плоскостей, перпендикулярных такой оси. Это исключает все точечные группы (см. табл. 7.3), кроме и п = 2, 3, 4, 6), а также и Из табл. 7.3 видно, что только указанные точечные группы допускают размещение в узлах решетки ориентированных объектов (например, стрелок) [c.179]

При температурах немного ниже температуры Кюри (для непрерывного сегнетоэлектрического перехода) искажение элементарной ячейки по сравнению с ее неполяризованной конфигурацией очень мало и поэтому, приложив электрическое поле, направленное противоположно этой малой поляризации, можно ее уменьшить и даже обратить ее знак. Когда температура Т становится гораздо ниже Гс, искажение ячейки увеличивается, и для обращения направления поляризации необходимы уже гораздо более сильные поля. Иногда это свойство считают характерной отличительной особенностью сегнетоэлектриков и определяют их как такие пироэлектрические кристаллы, поляризуемость которых можно изменить на противоположную путем приложения достаточно сильного электрического поля. Так поступают, чтобы включить в число сегнетоэлектриков те кристаллы, которые, по-видимому, удовлетворяли бы первому определению (о существовании температуры Кюри), если бы они не плавились еще до достижения этой предполагаемой температуры. При температурах гораздо ниже температуры Кюри для обращения поляризации может потребоваться. [c.180]

Изменение поляризации в кристалле при его нагревании или охлаждении получило название пироэлектрического эффекта. Пи-296 [c.296]

Строение и дефекты твердых тел. Кристаллическая решетка — это присущее кристаллическому состоянию вещества регулярное расположение частиц (атомов, ионов, молекул), характеризующееся периодической повторяемостью, в трех измерениях. Полное описание кристаллической решетки дается пространственной группой, параметрами элементарной ячейки, координатами атомов в ячейке. В этом смысле понятие кристаллической решетки эквивалентно понятию атомарной структуры кристалла. Русский ученый Е. С. Федоров почти на 40 лет раньше, чем были найдены методы рентгеноструктурного анализа, рассчитал возможные расположения частиц в кристаллических решетках различных веществ. Он подразделил кристаллы на 32 класса симметрии, объединяющих 230 возможных пространственных групп. Кристаллы могут различаться по двойному лучепреломлению, по пьезо- и пироэлектрическим свойствам, образованию адсорбционных центров, работе выхода электронов и т. п. [c.11]

Исследования показали, что кристаллы сохраняют Высокие пироэлектрические свойства вплоть До лучевого разрушения [85, 86]. [c.171]

Температурная зависимость Р, (рис. 6.38, а) определялась по пироэлектрическим токам. Авторы [41] отмечают влияние обработки поверхности кристалла на величину пироэлектрических токов. Вследствие этого воспроизводимость результатов измерений составляла не более 10% [41]. [c.279]

Поляризационный механизм. Джонстон [9] развил отличную от теории Чена теорию фотоиндуцированного изменения показателя преломления в пироэлектриках типа АВОз, к которым относятся LiNbOs и ЫТаОз. Он исходил из полон ения, что пироэлектрическому кристаллу разрешено симметрией изменение макроскопической поляризации (плотности электрических дипольных моментов) в результате ионизации или заполнения определенных ловушек, так же как и поляризации решетки полем объемного заряда [101. При этом результирующая плотность поляризационного заряда рр = — СШ действует как источник электрического поля, под влиянием которого фотовозбужденные электроны диффундируют из освещенной области кристалла в неосвещенную. [c.300]

К пироэлектрикам — полярным диэлектрикам — относятся все сегнетоэлектрики. Однако для того, чтобы использовать сегнето-электрики в качестве пироэлектрических материалов, их необходимо монодоменизировать (см. 4.2). Монодоменизация сег-нетоэлектриков может быть выполнена разными способами, включая температурную поляризацию (6.1). Современная технология получения пироэлектрических кристаллов-сегнетоэлектриков обычно предполагает такой способ выращивания кристалла, при котором сразу обеспечивается его монодоменная структура [53]. [c.170]

Электрокалорический эффект состоит в изменении температуры АГ пироэлектрического кристалла при приложении к нему электрического поля Aii. В соответствии с этим уравнение электрокалорического эффекта имеет вид [c.110]

Легко найти связь между электрокалорическим коэффициентом q и пироэлектрическим р. Рассмотрим для этого пироэлектрический кристалл со спонтанной иоляри-зацией Реп и будем считать, что изменение последней выразится только в изменении теплосодержания кристалла (которое описывается энтропией S). Внутренняя энергия кристалла и в этом случае останется без изменений, что позволяет записать ряд соотношений [c.110]

Электрокалорический эффект представляет собой изменение температуры пироэлектрического кристалла при изменении величины электрического поля [4]. Изменение температуры при этом происходит практически мгновенно и определяется постоянной времени цепочки "источник постоянного напряжения-пироэлектрик", которая может быть - 1 мксек. [c.157]

Пироэлектрические кристаллы обладают более низкой симметрией, чем пьезоэлектрические, поэтому если в пироэлектрических кристаллах создать механическое напряжение, то обязательно будет наблюдаться и пьезоэффект. Пирокристаллы непременно обладают пьезосвойствами, однако не все пьезоэлектрические кристаллы обладают пироэлектрическими свойствами. [c.285]

См. также Уравнения Хартри Уравнения Хартри — Фока Пироэлектрические кристаллы II162 (с), 177—179 [c.427]

Это название (руго — огонь) отражает тот факт, что в обычных условиях дипольный момент пироэлектрического кристалла не заметен — он нейтрализуется слоями ионов, попадающих из атмосферы на грани кристалла. Если, однако, нагреть кристалл, то компенсация уже не будет полной, поскольку поляризация изменится благодаря тепловому расширению кристалла, нейтрализующие ионы начнут испаряться и т. п. Поэтому вначале пироэлектрический эффект объясняли образованием электрического момента при нагревании. [Иногда такие кристаллы называют не пироэлектрическими, а полярными. Однако название полярный кристалл лучше не применять, поскольку оно широко используется также как синоним термина ионный кристалл (независимо от того, является последний пироэлектриком или нет).] Наличие пе равной нулю суммарной поляризации может также маскироваться доменной структурой, как и в случае ферромагнетиков (см. гл. 33). [c.179]

I 287, 288, 295 и образование доменов II 333—336 размагничивающий фактор II 337 Дипольный момент (электрический) см. Пироэлектрические кристаллы По-ляоизуемость Сегнетоэлектричество Дислокации II 233, 247—255 вектор Бюргерса II 250—252 винтовые II 249, 250 в общем случае II 250—252 и границы зерен II 255 и двойникование II 254 и дефекты упаковки II 254, 255 [c.395]

Развитие электроники, электроакустики, измерительной техники привело в последние юды к интенсивному развитию новых областей физики диэлектриков. Одно из таких направлений связано с изучением линейного взаимодействия электрических, механических и тепловых нолей при ньезо- и пироэлектрическом эффекте. В настоящее время существуют различные технические устройства, в которых успешно используется явление пьезоэффекта. Пьезоэлектрические л атериалы широко применяются в дефектоскопии, в электроакустических преобразователях, в радиотехнических устройствах типа резонаторов, полосовых фильтров, ультразвуковых линий задержки и т. д. Особое внимание исследователей к таким материалам, как пьезоэлектрики, связано с явлением пьезоэффекта, обнаруженным братьями Кюри в 1880 г. Это явление состоит в том, что при деформировании кристаллов некоторых кристаллографических классов на их поверхностях появляются электрические заряды, пропорциональные величине деформации. Термодинамический анализ показывает существование обратного эффекта, который проявляется в возникновении механических напряжений в кристалле при действии электрического поля. Характерной особенностью пьезоэффекта является его связь [c.69]

Значительным пироэффектом обладают некоторые сегнетоэлект-рические кристаллы, к числу которых относятся ниобат бария-стронция, триглицинсульфат — ТГС, ниобат и танталат лития. Пироэлектрический эффект проявляется также в поляризованной, т. е. подвергнутой действию постоянного электрического поля, сег-нетокерамике, а также у некоторых полимеров, например у поляризованных поливинилденфторида и поливинилиденхлорида. [c.246]

Если дипольные моменты изменяются вследствие теплового расширения при нагревании диэлектрика, то возникновение при этом внешнего электрического поля называется пироэлектрическим эффектом. Возникновение же внешнего электрического поля из-за изменения дипольных моментов кристалла за счет механической деформации (изменение расстояния между положительными и отрицательными зарядами за счет деформации) называется пьезоэлектрическим эффектом (существуют прямой и обратный эффекты). Наряду с этим имеют место и такие явления, как выделение тепла при воздействии электрического поля электрокало-рический эффект), выделение тепла при индуцировании дипольных моментов [теплота поляризации). [c.473]

Пироэлектрические приемники по сравнению с другими тепловыми приемниками обладают малой инерционностью при малой массе приемного элемента и увеличенной интенсивности теплоотвода можно понизить их инерционность до 10 с. Принцип действия пироэлектрических измерителей основан на появлении электрического сигнала при изменении температуры сегнетоэлектри-ческого материала. Пироэлектрический эффект проявляется в кристаллах титаната бария, сульфата лития, ниобата лития и др. [c.98]

Пироэлектрическим эффектом называется изменение поляризации диэлектрика при изменении его температуры. Этот эффект впервые наблюдался в 1703 г., когда было обнаружено, что нагревание призматического кристалла турмалина приводит к появлению электрических зарядов на некоторых гранях этого кристалла. Впоследствии был экспериментально обнаружен эффект, обратный пироэлектрическому — так называемый электрокалорический эффект (изменение температуры диэлектрика при изменении напряженности электрического поля). [c.101]

Из выражений (30), (30 ) следует, что векторная часть нелинейной, восприимчивости Xijk (2со, со, со) равна нулю, если отсутствует полярная ось симметрии (или плоскость симметрии). Так, она равна нулю для кристаллов, относящихся к классу 222 (Ъм. (21,6)). В тех же случаях пропадает пироэлектрический эффект, а также пьезоэлектрический эффект, зависящий от гидростатического давления. [c.19]

Следует отметить, что логические элементы быстродействующих счетных машин с оптическим входом можно создавать и на основе других комбинаций различных нелинейных оптических элементов. Так, например, в качестве логического элемента И мо ет также служить система, состоящая из пироэлектрического детектора (устройства, вырабатьтающего сигнал низкой частоты при поглощении импульса оптического излучения) и подключенной к нему ячейки Керра [266]. При поглощении оптического импульса напряжение, возникшее на пироэлектрике, откроет на некоторое время ячейку Керра. Сигнал на выходе системы появится лишь при одновременном попадании световых импульсов на пироэлектрик и ячейку Керра. Молекулярные кристаллы благодаря большому пироэлектрическому эффекту (триглицинсульфат, мета-нитроанилин), значительной нелинейной восприимчивости и двулучепреломлению (мета-нитроанилин) вполне могут быть использованы в описанных вариантах оптических логических элементов. [c.182]

За последние несколько лет были синтезированы и достаточно подробно исследованы сегнетоэлектрические монокристаллы ниобатов и танталатов щелочноземельных металлов, обладающие высокими электрооптическими, пьезоэлектрическими, пироэлектрическими и нелинейными свойствами. Физические свойства этих кристаллов обусловливают возможности их широкого применения в приборах для модуляции, отклонения и преобразования частоты лазерного излучения, а также в параметрических генераторах света. Кристаллы этого класса соединений имеют нелинейные и эпектроонтические коэффициенты, намного превышающие коэффициенты других кристаллов. Достаточно сказать, что на кристаллах ниобата бария-натрия достигнуто 100%-ное преобразование излучения с длиной волны Я = 1,06 мкм в излучение с Я = 0,53 мкм, а кристаллы твердого раствора ниобата бария-стронция имеют величину полуволнового напряжения 80 В, что в 40 раз меньше, чем у ниобата лития и танталата лития, и в 100 раз меньше, чем у широко применяемых кристаллов гидрофосфата калия. [c.8]

Рис 3 3 Температурная зависимость спонтанной поляризации кристалла PbaZnNbjOa, полученная 2 — из петель диэлектрического гистерезиса, 2 — пироэлектрических токов [5] [c.68]

Высокие электрооптические коэффициенты, во много раз превышающие электрооптические коэффициенты кристаллов группы дигидрофосфата калия и ниобата лития [11, высокие пироэлектрические коэффициенты [2], аку-стооптические [31 и нелинейные [4] свойства твердых растворов ниобатов бария-стронция (НБС) выдвигают эти соединения в число наиболее перспективных материалов. Большие потенциальные возможности присущи кристаллам НБС при использовании их в качестве среды для обратимой оптической памяти [51. [c.101]

Выбор условий монодоменизации следует проводить в зависимости от назначения кристалла. Для пироэлектрических детекторов кристаллы следует поляризовать при больших напряжениях, временах выдержки и высокой температуре с тем, чтобы монодоменное состояние не разрушалось при кратковременном перегреве кристалла выше температуры фазового перехода. Кристаллы, предназначенные для злектрооптических элементов, следует поляризовать в более мягких условиях, чтобы не вызывать появления оптических неоднородностей. Однако полуволновое напряжение при этом не будет иметь минимального значения. [c.168]

Устойчивость к кратковременному перегреву исследовалась при испытаниях пироэлектрических детекторов на основе кристаллов НБС с а = 0,25. Детектировались импульсы мош ного СОг-лазера с Л = 10,6 мкм. В отдельных опытах температура на поверхности пироактввного материала достигала 330 °К. [c.171]

Спонтанная поляризация Р была измерена путем интегрирования пироэлектрических токов, а также из петель диэлектрического гистерезиса. Ниже 150 °С петли гистерезиса не наблюдаются вследствие высокого коэрцитивного поля этого кристалла. Скорректированная по результатам обоих методов величина Р при комнатной температуре составляет 0,22 + 0,01 Кл/м что меньше величины, рассчитанной из соотношения Абра-гамса (гл. 4, [52]). [c.269]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...